Clover®Dome Tellerfedern

Clover®Dome-Tellerfedern für einen vergrößerten Federweg

Clover®Dome-Tellerfedern sind speziell geformte Tellerfedern, die einen größeren Federweg als konventionelle Tellerfedern ermöglichen. Sie verbinden eine kompakte axiale Bauform mit vergleichsweise hoher Federkraft und eignen sich dadurch für Konstruktionen, in denen nur wenig Platz zur Verfügung steht, gleichzeitig aber ein größerer Toleranz- oder Bewegungsbereich aufgenommen werden muss.

Die besondere Geometrie entsteht durch gezielte Materialaussparungen am Innen- und Außendurchmesser. Dadurch bildet sich ein nahezu gleichmäßig umlaufender Federsteg. Die Feder kann sich beim axialen Zusammendrücken stärker verformen als eine klassische geschlossene Tellerfeder, ohne dass dafür der Bauraum einer Schraubendruckfeder benötigt wird.

Typische Anwendungen finden sich in Ventilen, Druckreglern, Kupplungen, Spannsystemen, Lagerungen, Verschraubungen sowie in Geräten der Luft- und Raumfahrt, Lebensmitteltechnik und allgemeinen Industrie.

Über die Produkttabelle können Sie die passende Clover®Dome-Tellerfeder anhand von Außen- und Innendurchmesser, Materialdicke, freier Höhe, Prüfhöhe und Federkraft auswählen.

Bedeutung der Angaben in der Produkttabelle

Die Prüfhöhe L1 und die Federkraft F1 müssen immer gemeinsam betrachtet werden. Der Wert F1 gilt ausschließlich bei der angegebenen Höhe.

Der Federweg bis zum Prüfpunkt ergibt sich aus:

s1 = L0 − L1

Die theoretische Einfederung bis zur Planlage ergibt sich näherungsweise aus:

splan = L0 − t

Dabei bezeichnet t die Materialdicke. Vor der Auslegung muss geprüft werden, ob die Planlage im jeweiligen Belastungsfall tatsächlich als Arbeitspunkt genutzt werden darf.

Unterschied zu konventionellen Tellerfedern

Eine herkömmliche Tellerfeder besitzt einen geschlossenen kegelförmigen Ring. Sie kann hohe axiale Kräfte aufnehmen, bietet jedoch nur einen begrenzten Federweg.

Clover®Dome-Tellerfedern besitzen dagegen Materialaussparungen am inneren und äußeren Rand. Die verbleibenden Federbereiche können sich stärker elastisch verformen. Dadurch wird bei vergleichbarem Durchmesser ein deutlich größerer Federweg erreicht.

Clover®Dome-Tellerfedern eignen sich insbesondere, wenn:

• eine konventionelle Tellerfeder zu wenig Federweg bietet,

• eine Schraubendruckfeder zu viel axialen Bauraum benötigt,

• größere Maß- und Montagetoleranzen ausgeglichen werden müssen,

• eine definierte Vorspannkraft über einen größeren Weg erforderlich ist,

• eine kompakte Feder mit hoher Kraftdichte gesucht wird.

Die Geometrie und Kennlinie entsprechen nicht den Standardabmessungen einer Tellerfeder nach DIN EN 16983. Eine Clover®Dome-Feder sollte deshalb nicht allein anhand von Außen- und Innendurchmesser gegen eine normale Tellerfeder ausgetauscht werden.

Federweg und Kraftverlauf

Der Kraftverlauf einer Clover®Dome-Tellerfeder ist nicht über den gesamten Federweg linear. Die Federkraft hängt unter anderem von der Materialdicke, der freien Höhe und dem Verhältnis zwischen Kegelhöhe und Materialdicke ab.

Für die Auswahl sind daher die angegebenen Werte L1 und F1 entscheidend. Sie bilden einen definierten Prüf- und Vergleichspunkt.

Fplan beschreibt dagegen die Kraft bei Planlage. Dieser Wert ist nicht mit F1 gleichzusetzen und liegt normalerweise höher. Eine Feder, die bei L1 die geforderte Kraft erreicht, kann beim weiteren Zusammendrücken bis zur Planlage eine deutlich höhere Gegenkraft erzeugen.

Für dynamisch belastete Anwendungen sollte der reguläre Arbeitspunkt nicht ohne Prüfung in der Planlage liegen. Eine regelmäßige vollständige Kompression kann die Beanspruchung und damit die Lebensdauer erhöhen. Die Planlage eignet sich insbesondere als zusätzlicher Kennwert oder für statische Belastungsfälle, sofern die Anwendung entsprechend ausgelegt wurde.

Die passende Clover®Dome-Tellerfeder auswählen

Gehen Sie bei der Auswahl möglichst in dieser Reihenfolge vor:

1. Einbauraum bestimmen: Legen Sie den maximal zulässigen Außendurchmesser Da, den erforderlichen Innendurchmesser Di und die verfügbare axiale Höhe fest.

2. Arbeitshöhe festlegen: Bestimmen Sie die Höhe der Feder im montierten und belasteten Zustand.

3. Federweg berechnen: Ermitteln Sie die Differenz zwischen der freien Höhe L0 und der vorgesehenen Arbeitshöhe.

4. Benötigte Federkraft bestimmen: Legen Sie die erforderliche axiale Kraft am Arbeitspunkt fest.

5. L1 und F1 vergleichen: Wählen Sie eine Ausführung, deren Prüfpunkt möglichst nahe am vorgesehenen Arbeitspunkt liegt.

6. Maximale Belastung prüfen: Berücksichtigen Sie zusätzlich die Kraft Fplan und mögliche Überlastungen.

7. Belastungsart berücksichtigen: Unterscheiden Sie zwischen statischer, gelegentlich bewegter und dauerhaft dynamischer Belastung.

8. Umgebungsbedingungen prüfen: Beachten Sie Temperatur, Feuchtigkeit, Korrosion und möglichen Kontakt mit Reinigungsmitteln oder anderen Medien.

Die Federkraft sollte nicht allein anhand des gewünschten Endwertes gewählt werden. Auch der Kraftanstieg zwischen Montageposition, Arbeitspunkt und maximaler Einfederung muss zur Anwendung passen.

Vorsetzen und Planlage

Die Clover®Dome-Tellerfedern werden während der Herstellung vorgesetzt. Dabei wird die Feder kontrolliert belastet, um unerwünschte bleibende Setzungen im späteren Einsatz zu reduzieren.

Das bedeutet jedoch nicht, dass jede Ausführung in jeder Anwendung dauerhaft bis zur Planlage dynamisch belastet werden sollte. Entscheidend sind die Anzahl der Lastwechsel, der tatsächlich genutzte Federweg, die Umgebungstemperatur und die auftretenden Kraftspitzen.

Bei einer statischen Anwendung kann die Planlage ein zulässiger Betriebs- oder Endpunkt sein. Bei wiederholter Belastung empfiehlt sich ein Arbeitspunkt mit ausreichender Reserve zur vollständigen Kompression.

Konstruktive Anschläge sollten verhindern, dass die Feder über die vorgesehene Endlage hinaus belastet oder in die entgegengesetzte Richtung durchgedrückt wird.

Einbau und Führung

Clover®Dome-Tellerfedern müssen zwischen ebenen und ausreichend festen Auflageflächen montiert werden. Die Belastung sollte möglichst gleichmäßig und axial eingeleitet werden.

Für eine zuverlässige Funktion empfehlen wir:

• plane und parallele Anlageflächen,

• eine zentrische axiale Krafteinleitung,

• ausreichendes Spiel an Innen- und Außendurchmesser,

• die Vermeidung von Querkräften und Verkanten,

• saubere Auflageflächen ohne Grate oder Späne,

• einen mechanischen Anschlag gegen Überlastung,

• die Prüfung der Feder unter realen Einbaubedingungen.

Die Feder darf sich nicht an scharfen Kanten abstützen. Eine punktuelle oder einseitige Belastung kann die Spannungsverteilung verändern und zu einer vorzeitigen Beschädigung führen.

Soll eine Feder geführt werden, muss zwischen Führung und Feder ausreichend Spiel vorhanden sein. Gleichzeitig darf die Führung nicht so groß ausgeführt werden, dass die Feder seitlich ausweichen oder verkanten kann.

Kombination mehrerer Federn

Je nach Anwendung können mehrere Clover®Dome-Tellerfedern kombiniert werden. Dabei dürfen die üblichen Regeln für klassische Tellerfedersäulen jedoch nicht ohne technische Prüfung übertragen werden.

Kontaktflächen, Reibung und die besondere Geometrie beeinflussen die resultierende Kraft-Weg-Kennlinie. Bei einer Kombination mehrerer Federn sollten deshalb möglichst identische Ausführungen verwendet und die komplette Anordnung unter realen Bedingungen geprüft werden.

Wenn eine einzelne Feder die benötigte Kraft oder den erforderlichen Weg bereits abdeckt, ist diese Lösung in der Regel konstruktiv einfacher und weniger empfindlich gegenüber Reibungs- und Toleranzeinflüssen.

Werkstoff 1.4568 beziehungsweise 17-7PH

Die angebotenen Clover®Dome-Tellerfedern bestehen aus dem ausscheidungshärtbaren rostfreien Federstahl 1.4568, auch als 17-7PH bekannt.

Der Werkstoff verbindet hohe Festigkeit mit guter Korrosionsbeständigkeit und eignet sich für dynamisch beanspruchte Federbauteile. Dadurch können Clover®Dome-Federn unter anderem in anspruchsvollen Industrieanwendungen sowie in der Lebensmittel- und Luftfahrttechnik eingesetzt werden.

Die tatsächliche Korrosionsbeständigkeit hängt jedoch von der Umgebung ab. Bei Kontakt mit Chloriden, Meerwasser, Säuren oder aggressiven Reinigungsmitteln muss die Eignung für den konkreten Einsatzfall geprüft werden.

Auch der auf der Produktseite angegebene weite Werkstofftemperaturbereich ist nicht automatisch mit dem zulässigen Einsatzbereich jeder Feder gleichzusetzen. Federweg, Belastung, Dauer und Umgebung müssen bei extremen Temperaturen gesondert bewertet werden.

Häufige Fragen zu Clover®Dome-Tellerfedern

Was ist der wichtigste Unterschied zu normalen Tellerfedern?

Clover®Dome-Tellerfedern besitzen gezielte Materialaussparungen und ermöglichen dadurch bei kompakter Bauform einen deutlich größeren Federweg.

Was bedeuten L1 und F1?

L1 ist eine definierte zusammengedrückte Prüfhöhe. F1 ist die Federkraft, die bei genau dieser Höhe erzeugt wird.

Was bedeutet Fplan?

Fplan ist die Kraft bei vollständig flach gedrückter Feder. Sie ist üblicherweise höher als die Kraft F1 am Prüfpunkt.

Kann die Feder bis zur Planlage zusammengedrückt werden?

Die Federn sind vorgesetzt und können grundsätzlich bis zur Planlage belastet werden. Ob diese Position dauerhaft oder dynamisch genutzt werden darf, muss anhand der konkreten Belastung geprüft werden.

Sind Clover®Dome-Federn nach DIN EN 16983 genormt?

Nein. Sie besitzen eine eigenständige, herstellerspezifische Geometrie und sollten anhand der konkreten Maß- und Kraftwerte ausgewählt werden.

Weitere Informationen zu Tellerfedern und ihren Kennlinien finden Sie in unserem FAQ zu Tellerfedern.